資源簡介 (共78張PPT)1.2 微生物的培養技術及應用2019版新教材高中生物選擇性必修3精品學案目 標 素 養1.知道培養基的作用、分類及營養成分構成,培養科學思維能力。2.能夠區分消毒和滅菌,并針對不同物品選擇不同的滅菌方法,培養分析、歸納能力。3.知道培養基的制備流程,掌握倒平板和平板劃線法的操作過程,培養科學探究能力。目 標 素 養4.通過對選擇培養基原理的理解,形成生物與環境相適應的生命觀念。5.嘗試通過稀釋涂布平板法進行土壤中分解尿素的細菌的分離與計數。知 識 概 覽一、微生物的基本培養技術1.培養基的配制(1)培養基的概念:人們按照微生物對營養物質的不同需求,配制出的供其生長繁殖的營養基質。(2)培養基的作用:用以培養、分離、鑒定、保存微生物或積累其代謝物。(3)培養基的種類:液體培養基和固體培養基(含凝固劑,如瓊脂)。(4)培養基的營養構成:①一般都含有水、碳源、氮源和無機鹽等營養物質。②此外還需要滿足微生物生長對pH、特殊營養物質以及O2的需求。如在培養乳酸桿菌時,需要在培養基中添加維生素;在培養霉菌時,一般需要將培養基調至酸性;在培養細菌時,需要將培養基調至中性或弱堿性;在培養厭氧微生物時,需要提供無氧的條件。2.無菌技術(1)目的:獲得純凈的微生物培養物。關鍵是防止雜菌污染,主要包括消毒和滅菌。(2)消毒:①概念:是指使用較為溫和的物理、化學或生物等方法殺死物體表面或內部一部分微生物。②方法:常用的消毒方法有煮沸消毒、巴氏消毒等。(3)滅菌:①概念:是指使用強烈的理化方法殺死物體內外所有的微生物,包括芽孢和孢子。②方法:常用的滅菌方法有濕熱滅菌、干熱滅菌和灼燒滅菌等。(4)消毒和滅菌的主要操作:①對操作的空間、操作者的衣著和手進行清潔和消毒。②將用于微生物培養的器皿、接種用具和培養基等進行滅菌。(5)做好消毒和滅菌工作后的注意事項:①避免已經滅菌處理的材料用具與周圍的物品接觸。②接下來的許多操作都應在超凈工作臺并在酒精燈火焰附近進行。3.微生物的純培養(1)相關概念:①培養物:在微生物學中,將接種于培養基內,在合適條件下形成的含特定種類微生物的群體稱為培養物。②純培養物:由單一個體繁殖所獲得的微生物群體稱為純培養物。③純培養:獲得純培養物的過程稱為純培養。(2)主要步驟:包括配制培養基、滅菌、接種、分離和培養等步驟。(3)菌落:分散的微生物在適宜的固體培養基表面或內部可以繁殖形成肉眼可見的、有一定形態結構的子細胞群體。(4)采用平板劃線法和稀釋涂布平板法能將單個微生物分散在固體培養基上,之后經培養得到的單菌落一般是由單個微生物繁殖形成的純培養物。(5)倒平板的流程:拔出錐形瓶的棉塞→將瓶口迅速通過火焰→用拇指和食指將培養皿打開一條稍大于瓶口的縫隙,將培養基(10~20 mL)倒入培養皿,立即蓋上皿蓋→等待培養基冷卻凝固后,將培養皿倒過來放置。微思考1所有微生物是否都可以用培養基進行培養 請說明理由。提示:否。病毒是沒有細胞結構的微生物,必須在活細胞內寄生并以復制的方式增殖,因此不能用培養基進行培養。目前常用于培養動物病毒的是活雞胚。微判斷11.液體培養基含有水,而固體培養基不含水。( )2.在培養酵母菌的過程中,為了防止污染,接種環經火焰滅菌后應趁熱快速蘸取菌液。( )3.倒平板時,應將打開的皿蓋放到一邊,以免培養基濺到皿蓋上。( )×××微訓練連線。二、微生物的選擇培養和計數1.選擇培養基(1)篩選微生物的原理:人為提供有利于目的菌生長的條件(包括營養、溫度和pH等),同時抑制或阻止其他微生物的生長。(2)選擇培養基:①概念:在微生物學中,允許特定種類的微生物生長,同時抑制或阻止其他種類微生物生長的培養基稱為選擇培養基。②實例:利用以尿素作為唯一氮源的選擇培養基,從土壤中分離出分解尿素的細菌。此細菌能合成脲酶,脲酶催化尿素分解產生NH3,NH3可作為細菌生長的氮源。2.微生物的選擇培養(1)目的菌:土壤中能分解尿素的細菌。(2)方法:稀釋涂布平板法。(3)操作步驟:將10 g土樣加入盛有90 mL無菌水的錐形瓶中,充分搖勻↓取1 mL上清液加入盛有9 mL無菌水的試管中,依次等比稀釋至1×107倍 ↓取0.1 mL菌液,滴加到培養基表面↓將涂布器浸在盛有酒精的燒杯中↓將涂布器放在火焰上灼燒,待酒精燃盡、涂布器冷卻后,再進行涂布↓用涂布器將菌液均勻地涂布在培養基表面。涂布時可轉動培養皿,使涂布均勻↓待涂布的菌液被培養基吸收后,將平板倒置,放入30~37 ℃的恒溫培養箱中培養1~2 d。在涂布有合適濃度菌液的平板上就可以觀察到分離的單菌落3.微生物的數量測定(1)稀釋涂布平板法:①作用:除可以用于分離微生物外,也常用來統計樣品中活菌的數目。②原理:當樣品的稀釋度足夠高時,培養基表面生長的一個單菌落,來源于樣品稀釋液中的一個活菌。③方法:通過統計平板上的菌落數,就能推測出樣品中大約含有多少活菌。④原則:為了保證結果準確,一般選擇菌落數為30~300的平板進行計數。在同一稀釋度下,應至少對3個平板進行重復計數,然后求出平均值。⑤結果:統計的菌落數往往比活菌的實際數目少。(2)顯微鏡直接計數法:①分類:利用特定的細菌計數板或血細胞計數板,在顯微鏡下觀察、計數。②結果:一般是活菌數和死菌數的總和。微點撥如果不同稀釋度的菌液接種后都不能得到單細胞菌落,原因可能是稀釋度不夠,聚集在一起的微生物沒能被分散成單個細胞。微思考21.如何鑒定分離得到的分解尿素的細菌 提示:細菌合成的脲酶催化尿素分解產生NH3,NH3會使培養基的堿性增強,pH升高。在以尿素為唯一氮源的培養基中加入酚紅指示劑,培養某種細菌后,如果pH升高,指示劑將變紅,說明該種細菌能夠分解尿素。2.下圖是采用微生物純培養的兩種接種方法接種后培養的效果圖。請思考獲得圖A效果和圖B效果的接種方法分別是什么。提示:獲得圖A效果的接種方法為稀釋涂布平板法,獲得圖B效果的接種方法為平板劃線法。微判斷2統計菌落數目時為保證結果準確,一般選擇菌落數目最多的平板進行統計。( )×三、土壤中分解尿素的細菌的分離與計數1.土壤取樣(1)土壤要求:酸堿度接近中性的潮濕土壤。(2)取樣環境:在城市,從公園里、街道旁、花盆中的土壤中取樣;在農村,從農田或菜園里的土壤中取樣。(3)取樣部位:距地表3~8 cm的土壤層。2.樣品的稀釋(1)測定土壤中細菌的數量,一般選用1×104、1×105和1×106倍稀釋的稀釋液進行平板培養。(2)選用一定稀釋范圍的樣品液進行培養,以保證能從中選擇出菌落數為30~300的平板進行計數。3.微生物的培養與觀察(1)培養:根據不同微生物的需要,控制適宜的培養溫度和培養時間。細菌一般在30~37 ℃的溫度下培養1~2 d。(2)觀察:①觀察方法:每隔24 h統計一次菌落數目,選取菌落數目穩定時的記錄作為結果。②記錄菌落的特征,包括菌落的形狀、大小和顏色等。一 培養基重難歸納1.培養基的營養構成營養物質 定義 作用 主要來源氮源 能提供氮元素的物質 合成蛋白質、核酸以及含氮的代謝產物 無機氮源:N2、NH3、銨鹽、 硝酸鹽等。有機氮源:尿素、牛肉膏、蛋白胨等水 — 不僅是優良的溶劑,還可維持生物大分子結構的穩定 —營養物質 定義 作用 主要來源無 機 鹽 為微生物提供除碳、氮以外的各種重要元素,包括大量元素和微量元素 是細胞的組成成分、生理調節物質、某些化能自養菌的能源、酶的激活劑等 無機化合物生長 因子 生長必不可少的微量有機物 酶和核酸的組成成分;參與代謝過程中的酶促反應 維生素、氨基酸、堿基特別提醒 (1)對部分微生物來說,含C、H、O、N的化合物既是碳源,又是氮源;有機碳源能提供能量,無機碳源不能提供能量。(2)自養微生物的培養基中可不添加有機碳源,因其可利用CO2等無機碳源;異養微生物的培養基中必須添加有機碳源。固氮菌能利用空氣中的N2,培養基中不需要加入氮源;非固氮菌不能利用空氣中的N2,培養基中需加入氮源。2.配制培養基的原則(1)目的要明確(根據微生物的種類、培養目的等):選擇或培養一般的微生物,可選擇普通培養基,如牛肉膏蛋白胨培養基;如果選擇或培養一些具有特殊代謝特性的微生物,則需要根據其代謝特性靈活變換培養基中的成分,如選擇能分解石油的微生物,要加入石油作為唯一碳源。(2)營養要協調:各種營養物質的濃度和比例要適宜。(3)pH要適宜:為維持pH的相對恒定,可在培養基中加入緩沖劑。不同微生物適宜生長的pH范圍不同。3.倒平板操作的注意事項(1)培養基要冷卻至50 ℃左右時開始倒平板。(2)要使錐形瓶的瓶口通過火焰。通過灼燒滅菌,防止瓶口的微生物污染培養基。(3)倒平板時,要用左手的拇指和食指將培養皿打開一條稍大于瓶口的縫隙,不要完全打開,以免雜菌污染培養基。(4)平板冷凝后,要將平板倒置。因為平板冷凝后,皿蓋上會凝結水珠,平板倒置后,既可防止皿蓋上的水珠落入培養基,造成污染,又可防止培養基表面的水分過度揮發。(5)在倒平板的過程中,如果不小心將培養基濺在皿蓋與皿底之間的部位,這個平板就不能用來培養微生物了。因為空氣中的微生物可能在皿蓋與皿底之間的培養基上滋生。(6)整個操作過程要在酒精燈火焰附近進行,以避免雜菌污染。在實驗室中培養、分離、鑒定、保存微生物或積累其代謝產物,必須按照微生物對營養物質的不同需求,配制出供其生長繁殖的培養基。(1)培養基的營養構成是怎樣的 提示:培養基一般都含有水、碳源(提供碳元素的物質)、氮源(提供氮元素的物質)和無機鹽等營養物質。(2)培養基滅菌后,為什么需要冷卻至50 ℃左右時才能用來倒平板 提示:倒平板時,若高于50 ℃會燙手;低于50 ℃,若不及時操作,瓊脂就會凝固。典例剖析下列有關微生物培養所需營養物質的敘述,正確的是( )A.碳源不可能同時是氮源B.所有的碳源都能提供能量C.除水以外的無機物只提供無機鹽D.有些無機氮源也能提供能量答案:D解析:有些物質可以既作碳源又作氮源,如牛肉膏,A項錯誤。無機碳源(如CO2、NaHCO3等)不能提供能量,B項錯誤。有些無機物可作為碳源或氮源,如碳酸鹽、硝酸鹽,C項錯誤。有些無機氮源也可以提供能量,如NH3可為硝化細菌提供能量和氮源,D項正確。學以致用不同的微生物對營養物質的需求不同。下列有關一種以CO2為唯一碳源的自養微生物的敘述,錯誤的是( )A.氮源為該微生物提供必要的氮元素B.碳源也是該微生物的能源物質C.無機鹽是該微生物不可缺少的營養物質D.水是該微生物的營養要素之一答案:B解析:CO2是無機碳源,不能作為該微生物的能源物質。二 無菌技術重難歸納1.幾種消毒和滅菌方法的比較2.無菌技術的常用方法特別提醒 (1)消毒只能殺死一部分微生物,滅菌可以殺死物體內外所有的微生物(包括芽孢和孢子)。(2)消毒和滅菌都是通過一定的理化手段,使微生物的蛋白質變性,失去生命活性。(3)消毒與滅菌的原理是相同的,只是作用的條件不同,抑菌、滅菌的程度不同。護士給病人注射藥液前,要用酒精棉球擦拭注射部位,這屬于消毒還是滅菌 無菌技術措施的選擇有什么原則 提示:屬于消毒。無菌技術措施選擇的原則如下。①考慮效果:滅菌的效果比消毒要好。②考慮操作對象的承受能力:活體生物材料、操作者的手等只能采用消毒的方法,而不能采用滅菌的方法。③對于那些培養基中需要、但加熱會分解的化合物,如尿素、NaHCO3,不能用高壓蒸汽滅菌法滅菌,只能將其配成溶液,使用特定的器材單獨過濾滅菌。典例剖析下列關于無菌技術的敘述,錯誤的是( )A.對操作的空間、操作者的衣著和手進行滅菌B.對培養器皿、接種用具和培養基等進行滅菌C.為避免周圍環境中微生物的污染,實驗操作應在酒精燈火焰附近進行D.實驗操作時應避免已經滅菌處理的材料用具與周圍的物品接觸解析:對操作的空間、操作者的衣著和手進行的是消毒處理。A學以致用無菌技術常圍繞著如何避免雜菌污染展開。下列常見的無菌技術屬于滅菌處理的是( )A.用酒精擦拭雙手B.用紫外線照射實驗室C.對接種環進行灼燒處理D.用氯氣消毒水源答案:C三 微生物的純培養與選擇培養重難歸納1.平板劃線法(1)原理:通過接種環在固體培養基表面連續劃線的操作,將聚集的菌種逐步稀釋分散到培養基的表面。(2)主要步驟:接種環滅菌→取菌種→第一次平板劃線操作→連續劃線操作→培養。(3)平板劃線操作的注意事項:①操作第一步即取菌種之前及每次劃線之前都需要對接種環進行火焰灼燒滅菌,劃線操作結束時,仍需灼燒接種環,每次灼燒的目的如下表。項目 第一次操作 第二次及之后每次劃線之前 劃線結束目的 殺死接種環上原有的微生物 殺死上次劃線后接種環上殘留的菌種,使下次劃線的菌種直接來源于上次劃線的末端,使每次劃線后的菌種數目減少 殺死接種環上殘留的菌種,避免菌種污染環境和感染操作者②灼燒接種環,待其冷卻后才能伸入菌液,以免溫度太高殺死菌種。③第二次及之后的劃線操作總是從上一次劃線的末端開始,能使細菌的數目隨著劃線次數的增加而逐漸減少,最終得到由單個細菌繁殖而來的單菌落。④劃線時最后一區不要與第一區相連。⑤劃線用力大小要適當,防止用力過大將培養基劃破。(4)平板劃線示意圖及培養后菌落分布示意圖如下圖所示。培養后一般可在最后一次的劃線區找到單菌落,如下圖中的“4”區。2.稀釋涂布平板法(1)原理:將菌液進行一系列的梯度稀釋,當樣品的稀釋度足夠高時,聚集在一起的微生物將被分散成單個細胞。(2)主要操作環節:系列梯度稀釋操作和涂布平板操作。(3)接種工具:涂布器。(4)稀釋涂布平板操作的注意事項:①酒精燈與培養皿的距離要適宜。②移液管管頭不要接觸其他任何物體。③移液管要在酒精燈火焰附近使用。④將涂布器末端從酒精中取出時,要讓多余的酒精在燒杯中滴盡,然后再放在火焰上灼燒。不要將過熱的涂布器放在盛有酒精的燒杯中,以免引燃酒精。3.微生物的篩選(1)選擇培養基的設計思路:①利用營養缺陷型選擇培養基進行選擇培養:通過控制培養基的營養成分,使營養缺陷型微生物不能正常生長。②利用化學物質進行選擇培養:在完全培養基中加入某些化學物質,利用加入的化學物質抑制某些微生物的生長,同時選擇所需要的微生物。③利用培養條件進行選擇培養:改變微生物的培養條件(如高溫、特殊pH等),篩選特定的微生物。(2)實例:篩選分解尿素或纖維素的細菌。若選擇培養基的氮源只有尿素,只有能合成脲酶的細菌才能分解尿素,以尿素作為氮源。缺乏脲酶的細菌由于不能分解尿素,缺乏氮源而受到抑制,所以用此培養基就能夠選擇出分解尿素的細菌。同理,若選擇培養基中只有纖維素作碳源,只有能利用纖維素的細菌才能生存,其他微生物的生長則受到抑制。特別提醒 (1)在培養基中加入酚紅指示劑可以鑒別分解尿素的細菌。如果指示劑變紅,說明該種細菌能分解尿素。(2)在培養基中加入剛果紅可以鑒別分解纖維素的細菌。如果培養基中出現以這些細菌為中心的透明圈,說明該種細菌能分解纖維素。4.統計菌落數目的方法方法 間接計數法(稀釋涂布平板法) 直接計數法(顯微鏡直接計數法)公式 每克樣品中的菌數=(C÷V)×M C為某稀釋度下平板上生長的平均菌落數;V為涂布平板時所用的稀釋液的體積(mL);M為稀釋倍數 —缺點 當兩個或多個細胞連在一起時,平板上觀察到的只是一個菌落 不能區分活菌和死菌結果 比實際值偏小 比實際值偏大特別提醒 對照組的設置原則(1)判斷培養基中“是否有雜菌污染”,需將未接種的培養基同時進行培養。(2)判斷選擇培養基“是否具有篩選作用”,需設置牛肉膏蛋白胨培養基進行接種后培養,觀察兩種培養基上的菌落數目,進行對比得出結論。測定飲用水中細菌、病毒的含量是有效防控部分疾病的必要措施。某同學想利用所學知識調查本地飲用水質量是否合格,特別是大腸桿菌的數目是否超標,應該用平板劃線法還是稀釋涂布平板法 請說明理由。提示:稀釋涂布平板法。平板劃線法只有最后一次劃線的末端才會形成只由一個微生物形成的菌落,最開始劃線的區域微生物很可能長成一片,導致無法計數。此外,灼燒接種環的時候也會殺死一部分微生物。稀釋涂布平板法是按照一定濃度梯度稀釋樣品,當樣品的稀釋度足夠高時,培養基表面生長的一個單菌落,來源于樣品稀釋液中的一個活菌。通過統計平板上的菌落數,就能推測出樣品中大約含有多少活菌。典例剖析平板劃線法和稀釋涂布平板法是兩種常用的接種方法。下列相關敘述錯誤的是( )A.平板劃線法要求連續多劃幾次,且除了第一次劃線外,每一次劃線的起點都是上一次劃線的終點B.第一次劃線需要將接種環灼燒滅菌,以后的劃線可以不經滅菌直接劃線C.如果菌液本身濃度不高,則可以適當降低稀釋倍數D.充分稀釋和連續劃線的目的都是使形成的菌落由單一的活菌繁殖而成B學以致用用稀釋涂布平板法測定同一土壤樣品中的細菌數,在對應稀釋倍數為1×106的培養基中,得到以下幾種統計結果,其中正確的是( )A.涂布了1個平板,統計的菌落數是230B.涂布了2個平板,統計的菌落數分別是215和260,取平均值238C.涂布了3個平板,統計的菌落數分別是21、212和256,取平均值163D.涂布了3個平板,統計的菌落數分別是210、240和250,取平均值233答案:D解析:在設計實驗時,每個稀釋度一定要至少涂布3個平板作為重復組,才能增強實驗的說服力與準確性,所以A、B兩項錯誤。C項雖涂布了3個平板,但是其中1個平板的計數結果與另外2個相差太大,說明操作過程可能有誤,因此,不能簡單地用3個平板的計數值求平均值,C項錯誤,D項正確。1.在微生物的實驗室培養中,下列操作過程不需要在無菌條件下進行的是( )A.配制培養基 B.倒平板C.接種 D.培養答案:A2.細菌培養過程中分別采用了高壓蒸汽滅菌、酒精擦拭、火焰灼燒等幾種不同的處理,這些處理依次用于殺死哪些部位的微生物 ( )A.接種環、手、培養基 B.高壓鍋、手、接種環C.培養基、手、接種環 D.接種環、手、高壓鍋答案:C解析:高壓蒸汽滅菌通常用于培養基的滅菌。用酒精擦拭雙手是一種消毒的方法。火焰灼燒可以迅速徹底地滅菌,適用于微生物的接種工具,如接種環的滅菌。3.在制備牛肉膏蛋白胨固體培養基的過程中,下列關于倒平板的具體描述,正確的是( )①待培養基冷卻至40 ℃左右時,在酒精燈火焰附近倒平板 ②將滅過菌的培養皿放在桌面上,左手拔出棉塞 ③右手拿錐形瓶,使瓶口迅速通過火焰 ④用左手的拇指和食指完全打開皿蓋 ⑤右手將錐形瓶中的培養基倒入培養皿,左手立即蓋上培養皿的皿蓋 ⑥等待平板冷卻5~10 s,將平板倒過來放置,使皿蓋在下,皿底在上A.①③④⑤ B.④⑤⑥ C.③⑤ D.①②④⑥C解析:倒平板時,培養基高于50 ℃會燙手;低于50 ℃,若不及時操作,瓊脂會凝固,故應待培養基冷卻至50 ℃左右時倒平板。無菌操作應貫穿操作的全過程,皿蓋完全打開,空氣中的微生物會進入培養基。等待平板冷卻凝固(需5~10 min)后,將平板倒過來放置,使皿蓋在下,皿底在上。4.下列關于平板劃線操作的敘述,正確的是( )A.已滅菌的接種環和培養皿在操作過程中不再滅菌B.從含有菌液的試管中取出菌液后,需馬上塞上棉塞C.打開培養皿蓋,將蘸有菌液的接種環迅速伸入平板內,劃三至五條平行線即可D.最后將平板倒置,放入培養箱中培養答案:D解析:在平板劃線操作中,已滅菌的接種環在每次劃線后都必須用灼燒滅菌法再次滅菌,A項錯誤。盛有菌液的試管在打開后或重新塞棉塞前,都需將試管口通過火焰進行灼燒滅菌,B項錯誤。劃線過程中,培養皿蓋應打開一條縫隙,接種完畢后,迅速蓋上皿蓋,以防雜菌污染,C項錯誤。5.稀釋涂布平板法是微生物培養中常用的一種接種方法。下列相關敘述錯誤的是( )A.操作中需要將菌液進行一系列的梯度稀釋B.需將不同稀釋度的菌液分別涂布到固體培養基表面C.不同濃度的菌液均可在培養基表面形成單菌落D.操作過程中對培養基和涂布器等均需進行嚴格滅菌處理答案:C解析:只有在稀釋度足夠高的菌液中,聚集在一起的微生物才會被分散成單細胞,從而在培養基表面形成單菌落,因此要將不同稀釋度的菌液分別涂布到平板上培養。6.下表是用于從土壤中分離純化土壤細菌的培養基的配方。請回答下列問題。(1)培養基的類型有很多,但培養基中一般都含有水、碳源、 和無機鹽等營養物質。上述培養基配方中能充當碳源的成分是 。培養基配制完成后,一般還要調節pH,并對培養基進行 處理。該培養基從物理性質上分類屬于 培養基。 試劑 牛肉膏 蛋白胨 NaCl 瓊脂 加水定容至1 000 mL用量/g 5 10 5 20 (2)最常使用的分離純化微生物的兩種接種方法是 法和 法。 (3)假設培養結束后,發現培養基上的菌落連成一片,可能的原因是什么 (答出兩點即可)。答案:(1)氮源 牛肉膏和蛋白胨 滅菌 固體(2)平板劃線 稀釋涂布平板(3)稀釋倍數不夠,菌液的濃度太高;劃線時,劃完第一次沒有滅菌即接著劃第二次;培養過程中滅菌不嚴格,受到了其他微生物的污染(答出兩點即可) 展開更多...... 收起↑ 資源預覽 縮略圖、資源來源于二一教育資源庫